Изучение радиационно-стимулированного растворения диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат физико-математических наук Нургазизов, Нияз Ильгизович

• Нургазизов, Нияз Ильгизович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Нургазизов, Нияз Ильгизович

Введение.

Глава 1. Особенности растворения материалов, 14 подвергнутых радиационному облучению.

1.1. Изменение физико-химических свойств диоксида 14 кремния после ионной имплантации

1.2. Использование атомно-силовой микроскопии для 23 изучения материалов после имплантации.

1.3. Практическое применение радиационно- 29 стимулированного травления.

1.4. Методики определения скорости растворения тонких пленок.

Глава 2. Методики исследования процессов растворения с 40 ^ помощью атомно-силового микроскопа.

2.1. Конструктивные особенности атомно-силовых 40 микроскопов и жидкостных ячеек для проведения исследования процессов растворения in situ.

2.2. Подготовка образцов для проведения исследования 48 процессов растворения с помощью атомно-силового микроскопа.

2.3. Проведение исследования процессов растворения 55 методом многократного сканирования.

2.4. Проведение исследования процессов растворения 61 методом однократного сканирования.

Глава 3. Применение компьютерного моделирования при 70 изучении радиационно-стимулированного растворения.

3.1. Реконструкция полученных АСМ изображений с 70 помощью метода численной деконволюции.

3.2. Создание виртуальных наноструктур и моделирование 79 процесса их растворения.

3.3. Моделирование распределения внедренных ионов и 88 дефектов в имплантированном слое.

Глава 4. Изучение радиационно-стимулированного растворения диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа.

4.1. Исследования процессов растворения 100 имплантированного диоксида кремния.

4.2. Исследование процессов растворения 109 наноструктурированного диоксида кремния, полученного после имплантации ионов Ре+.

4.3. Визуализация треков оставшихся после бомбардировки 119 диоксида кремния отдельными высокоэнергичными ионами.

4.4. Механизмы радиационно-стимулированного растворения диоксида кремния.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение радиационно-стимулированного растворения диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа»

Радиационное облучение приповерхностного слоя материала ионами различной энергии и массы, обычно через защитную маску, и его последующее химическое или электрохимическое травление с целью создания структур с заранее заданными свойствами и формами широко используется в современной микроэлектронике [1,2].

В результате облучения могут изменяться как состав, так и физико-химические свойства имплантированного приповерхностного слоя [3,4]. В частности, во многих случаях существенно возрастает скорость его жидкостного травления по сравнению с необлученным материалом. Этот эффект характерен для различных твердых тел (кристаллов, стекол, полимеров) и находит все более широкое применение, начиная от создания так называемых ядерных фильтров, в которых формируют сквозные микро- и нанопоры за счет преимущественного растворения вещества вдоль трека — траектории проникновения отдельного иона в мишень [5], до формирования с помощью селективного травления поверхности микроструктур заданной конфигурации и высоты [6]. В последнем случае при травлении или во время облучения образца используется система масок, защищающих определенные участки поверхности [7].

Все большая миниатюризация микроэлектронных устройств и приборов и все более жесткие требования к качеству их изготовления требуют от исследователей разработки новых методов по контролю над процессами изготовления этих устройств. Причем необходимы не только разработка новых технологических подходов, но и фундаментальные исследования природы процессов, используемых для изготовления таких устройств. Поэтому оказывается необходимой разработка моделей происходящих процессов с использованием как физических, так и химических подходов и применение все более высокоточной аппаратуры для проведения исследований.

Сканирующая зондовая микроскопия в последнее время все шире и шире применяется для изучения проблем, связанных с изготовлением новых микроэлектронных устройств [8,9]. После появления первых работ по сканирующей туннельной микроскопии [10,11] данный метод получил столь стремительное развитие, что на сегодняшний день почти во всех крупных научно-исследовательских институтах существуют группы, занимающиеся проблемами сканирующей зондовой микроскопии. Кроме того, сканирующая зондовая микроскопия все шире применяется непосредственно для контроля за качеством производимой микроэлектронной продукции. Число публикаций по этой теме так же стремительно увеличивается [12,13] и затрагивает все новые и новые области науки [14].

Это связано со многими факторами. Во-первых, сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ) позволяет получать реальное трехмерное изображение поверхности с очень высоким пространственным разрешением. В отдельных благоприятных случаях оно достигает атомарного. Причем измерения могут проводиться как на воздухе, так и в вакууме, и непосредственно в жидкой среде. Во-вторых, игла СЗМ может быть использована в качестве манипулятора, с помощью которого можно создавать на поверхности различные микро- и наноструктуры. В-третьих, при помощи СЗМ можно изучать не только топографию поверхности, но и другие ее характеристики, такие как: распределение заряда, магнитные свойства, распределение температуры, оптические свойства [15]. Обычно для изучения морфологии поверхности используют одну из модификаций СЗМ - атомно-силовой микроскоп (АСМ).

Все вышеизложенное характеризует актуальность использования АСМ для изучения процессов, происходящих на поверхности твердого тела при его растворении. Причем, в связи с тем, что атомно-силовая микроскопия достаточно новый метод, необходимо также разработать методики для контроля над этими процессами. При этом наиболее интересными для изучения являются наноструктурированные материалы, что связано с возможностью работы АСМ с очень высоким разрешением.

На сегодняшний день одним из основных материалов, используемых в микроэлектронике является диоксид кремния (Si02). Он применяется как для защиты поверхности на различных технологических этапах, так и непосредственно в полупроводниковых приборах для электрической изоляции и защиты от внешних воздействий, что связано с его высокой химической устойчивостью. Стремительная тенденция к миниатюризации микроэлектронных устройств заставляет применять все более тонкие слои БЮг для защиты и изоляции различных деталей, и требования к точности контроля над параметрами защитных пленок возрастают. Все это послужило основанием для выбора диоксида кремния в качестве объекта исследования в данной работе.

Несмотря на широту технологического применения эффекта радиационно-стимулированного растворения (существенного увеличения скорости жидкостного травления вещества, подвергнутого ионному облучению), природа этого явления в Si02 еще не достаточно ясна. Обычно это явление связывают с формированием вдоль траектории проникновения иона в мишень большого числа дефектов и целых областей (кластеров) с нарушенной структурой, содержащих высокую концентрацию радиационных дефектов различного типа [2,7]. Однако однозначного ответа на вопрос о том, какие же именно дефекты отвечают за процессы радиационно-стимулированного растворения, пока нет. Это связано, в первую очередь, со сложностью в расшифровке внутреннего строения диоксида кремния. Известно, что аморфный

Si02 состоит из кремний-кислородных тетраэдров, но остается непонятным, как эти тетраэдры ориентированы друг относительно друга на расстояниях много больших расстояния между атомами Si и О [16]. Поэтому привлечение атомно-силовой микроскопии к исследованиям радиационно-стимулированного увеличения скорости растворения SiC>2 как еще одного метода, может внести существенный вклад в понимание этого процесса.

Изобретение сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) и последовавшие за ним разработки целого семейства СЗМ позволили сделать еще один шаг в сторону увеличения точности и дали возможность получать реальное трехмерное топографическое изображение поверхности. Наиболее точным и простым в эксплуатации прибором в семействе сканирующих зондовых микроскопов, который позволяет изучать поверхность твердого тела, является АСМ [13]. Он может работать как с проводящими, так и с непроводящими материалами. АСМ позволяет получать трехмерное изображение поверхности с разрешением до одного нанометра, а в некоторых благоприятных случаях и выше (вплоть до атомарного).

Однако АСМ не может напрямую исследовать свойства и характеристики более глубоких слоев материала, что особенно существенно для изучения имплантированных приповерхностных слоев. Решением этой проблемы является методика послойного удаления (травления) материала на заданную глубину и получение каждый раз нового АСМ изображения поверхности образца после его травления. Травление может быть как жидкостным, так и плазменным [17]. Анализ всего набора последовательно полученных АСМ изображений позволяет охарактеризовать свойства заглубленных имплантированных слоев, а с использованием компьютерных методов обработки данных получать изображения, отражающие объемную структуру образца. В последнем случае можно говорить о нанотомографии с помощью АСМ [17].

У АСМ есть еще одно достоинство, которое позволяет сделать принципиально новый шаг в контроле за процессами химического травления поверхностей в микро- и наномасштабе. С помощью АСМ можно проводить измерения с нанометровым разрешением непосредственно в жидкой среде, когда образец и микрозонд микроскопа полностью погружены в раствор, в режиме реального времени, так называемые методики in situ [18]. Это открывает дополнительные возможности для исследования физико-химических процессов на границе жидкость - твердое тело. В частности, путем последовательного получения с помощью АСМ изображений одного и того же участка поверхности, можно в реальном масштабе времени наблюдать за трансформацией поверхности твердого тела при его травлении или росте из раствора [19,20]. Таким образом, появляется возможность непосредственно контролировать процесс растворения во время его хода и фиксировать во времени такие переходные моменты, важные с точки зрения технологии производства микроэлектронных приборов, как момент завершения растворения имплантированного слоя или момент окончания формирования окон в Si02.

Все вышеизложенное позволяет сформулировать цель данной работы: исследование процессов растворения твердого тела, подвергнутого радиационному облучению, методами сканирующей зондовой микроскопии на примере диоксида кремния.

Для этого в диссертационной работе решались следующие задачи: 1) Разработка новых методик по исследованию при помощи АСМ изменений, происходящих в твердом теле при радиационном воздействии.

Определение скоростей растворения диоксида кремния, толщины радиационно-поврежденного слоя, коэффициента распыления (распухания) облучаемого материала методами атомно-силовой микроскопии, распределения по глубине скорости растворения.

2) Совершенствование методов компьютерного моделирования процессов, происходящих при ионной имплантации и последующем растворении облученного материала. Применение этих методов для моделирования процессов, происходящих при растворении диоксида кремния после облучения различными ионами.

3) Физико-химическое обоснование причин радиационно-стимулированного увеличения скорости растворения диоксида кремния после облучения различными ионами.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Разработка новых методов изучения in situ с помощью атомно-силовой микроскопии кинетики жидкостного химического травления твердых тел, которые позволяют определять абсолютные и относительные скорости травления, оценивать толщину радиационно-поврежденного поверхностного слоя, наблюдать в реальном масштабе времени за трансформацией поверхности наноструктурированных материалов при их селективном травлении, визуализировать структуру многофазных приповерхностных слоев.

2. Методика измерения скорости травления имплантированного и неимплантированного диоксида кремния в течение одного эксперимента, которая существенно снижает влияние различных факторов (наличие различных неконтролируемых примесей в травителе, температура раствора, концентрация кислоты), понижающих точность в определении относительной скорости растворения диоксида кремния.

3. Механизм, объясняющий увеличение скорости растворения имплантированного Si02 с эффектом насыщения, когда увеличение скорости растворения обусловлено перестройкой внутренней структуры Si02. При такой перестройке кольца из шести-девяти кремний-кислородных тетраэдров, из которых преимущественно состоит исходный Si02, разрушаются и образуются кольца, состоящие из трех - четырех тетраэдров. При этом заметно уменьшается энергия связи Si-O, что и приводит к увеличению скорости растворения имплантированного Si02.

4. Механизм, объясняющий увеличение скорости растворения имплантированного Si02 без эффекта насыщения. В этом случае увеличение скорости растворения имплантированного Si02 связано с формированием в его приповерхностном слое другой фазы вещества (например, наночастиц железа), которая имеет скорость растворения в водных растворах HF, многократно превышающую скорость растворения Si02.

Основные результаты, представленные в диссертационной работе были получены впервые или независимо от других исследователей в лаборатории физики и химии поверхности КФТИ КазНЦ РАН непосредственно самим автором диссертации или при его непосредственном участии. Методики и некоторые результаты, полученные в этой работе при изучении процессов растворения, были включены в перечень основных результатов Российской Академии Наук в 1999 г.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Предложена новая методика для определения скорости растворения диоксида кремния после имплантации, которая в течении одного эксперимента позволяет определить скорость растворения имплантированного и неимплантированного Si02, и толщину радиационно-поврежденного слоя Si02.

Впервые при помощи АСМ исследован эффект радиационно-стимулированного растворения Si02, облученного ионами (С+, Аг+, Fe+, Р+) в интервале энергий от 20 до 40 кэВ и доз от 1014 до 2х 1017 ион/см2.

Впервые получены результаты по наблюдению растворения треков от отдельных ионов в диоксиде кремния при помощи атомно-силового микроскопа непосредственно во время процесса травления.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации доложены:

На Международных конференциях и совещаниях: International Symposium Nanostructures-99 (Russia, St.Petersburg, 1999); Scanning probe microscopy -2001, -2002 (Russia, Nizhny Novgorod, 2001, 2002); ECOSS-19 (Madrid, 2000), Micro- and nanoelectronics - 2003 (Russia, Moscow, 2003).

На Всероссийских конференциях, симпозиумах и совещаниях: X, XI симпозиумы по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 1997, 1999); XVII конференция по электронной микроскопии (Черноголовка, 1998); Микро- и наноэлектроника-98 (Звенигород, 1998); Зондовая микроскопия-99 (Нижний Новгород, 1999).

Материалы выступлений опубликованы в тезисах и трудах вышеперечисленных конференций.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, главы, посвященной обзору литературы, относящейся к теме диссертации, трех оригинальных глав, заключения, списка публикаций автора по теме диссертации, списка цитируемой литературы из 96 наименований. Общий объем работы 153 страницы машинописного текста, включая 26 рисунков и одну таблицу.

Заключение диссертации по теме «Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва», Нургазизов, Нияз Ильгизович

Основные результаты данной работы могут быть сформулированы в следующих выводах:

1. Разработаны новые методы изучения in situ кинетики жидкостного химического травления твердых тел с помощью атомно-силовой микроскопии, которые позволяют определять абсолютные и относительные скорости травления, оценивать толщину радиационно-поврежденного поверхностного слоя, наблюдать в реальном масштабе времени за трансформацией поверхности наноструктурированных материалов при их селективном травлении, визуализировать структуру многофазных приповерхностных слоев.

2. Предложенная методика АСМ измерения скорости травления имплантированного и неимплантированного БЮг существенно снижает влияние различных факторов, понижающих точность в определении относительной скорости растворения диоксида кремния (таких как неконтролируемые примеси в растворе и его температура, концентрация кислоты).

3. С помощью созданных компьютерных программ смоделированы двухфазные образцы, получаемые ионной бомбардировкой, а также процесс их растворения с возможностью изменять скорости травления обоих компонентов, входящих в состав виртуального образца.

4. Эффект увеличения скорости растворения облученного диоксида кремния и его насыщение с ростом дозы имплантации объясняется перестройкой внутренней структуры Si02. В этом случае кольца из шести -девяти кремний-кислородных тетраэдров, из которых преимущественно состоит исходный диоксид кремния, разрушаются и образуются кольца, состоящие всего из трех - четырех тетраэдров. Квантово-механические расчеты показали, что при такой перестройке заметно уменьшается энергия связи Si-O, что и приводит к увеличению скорости растворения имплантированного SiC^.

5. Другой причиной увеличения скорости растворения имплантированного SiC>2 (без эффекта насыщения) является формирование в его приповерхностном слое новой фазы вещества (например, наночастиц железа), которая имеет скорость растворения в водных растворах HF многократно превышающую скорость растворения SiC>2. Это также подтверждается результатами компьютерного моделирования трансформации АСМ изображений таких образцов в процессе жидкостного травления.

В заключение хотелось бы выразить глубокую благодарность своему научному руководителю д. ф.-м. н. Бухараеву A.A. за проявленную настойчивость и большое терпение во время моей работы над этой диссертацией. Также хочется поблагодарить сотрудников лаборатории физики и химии поверхности КФТИ и кафедры химической физики КГУ за поддержку и помощь, оказанную во время выполнения этой работы. Автор благодарит сотрудников лаборатории интенсивных радиационных воздействий и лаборатории радиационной химии и радиобиологии за проведение облучения образцов, которые исследовались в данной работе.

Список публикаций автора

AI. Изучение с помощью атомно-силового микроскопа in situ химического травления структур SiC>2 -Si / A.A. Бухараев, A.A. Бухараева, Н.И. Нургазизов, Д.В. Овчинников // Письма в ЖТФ. - 1998. - Т. 24, № 21. -С.81-86.

А2. Бухарарев A.A. Атомно-силовая микроскопия в режиме in situ имплантированной двуокиси кремния при химическом травлении в растворе HF / A.A. Бухараев, A.A. Бухараева, Н.И. Нургазизов // Поверхность. - 1999. - № 7. -С.87-90.

A3. Бухарарев A.A. Изучение с помощью атомно-силового микроскопа in situ кинетики жидкостного химического травления субмикронных пленок диоксида кремния / A.A. Бухараев, Н.И. Нургазизов, A.A. Можанова // Микроэлектроника. - 1999. - Т.28, №5. - С.385-394.

A4. Бухарарев A.A. Изучение in situ фотохимических процессов на границе жидкость-полупроводник с помощью атомно-силового микроскопа / A.A. Бухараев, A.A. Можанова, Н.И. Нургазизов // Поверхность. - 2000. - № 7.

- С.36-39.

А5. Исследование in situ процессов химического травления имплантированного диоксида кремния в водных растворах HF при помощи атомно-силового микроскопа / A.A. Бухараев, Н.И. Нургазизов, Д.В. Овчинников, A.A. Можанова // Журнал прикладной химии. - 2000. - Т.73, №8. - С.1260-1265.

А6. Визуализация физико-химических процессов на границе жидкость-твердое тело с помощью атомно-силового микроскопа / Н.И. Нургазизов, A.A. Бухараев, Д.В. Овчинников, A.A. Можанова // Поверхность. - 2000. - № 11.

- С.12-15.

А7. AFM investigation of radiation damage distribution in implanted silicon oxide / N.I. Nurgazizov, A.A. Bukharaev, A.V. Sugonyako, V.A. Zhykharev // Phys. Low-Dim. Struct. - 2001. - № 3/4. - P.97-102.

A8. Bukharaev A.A. AFM investigation of selective etching mechanism of nanostructured silica / A.A. Bukharaev, N.I. Nurgazizov, A.A. Mozhanova, D.V. Ovchinnikov // Surface Science. - 2001. - V.482, №5. - P.1319-1324.

A9. Бухараев A.A. Мониторинг жидкостного травления имплантированного диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа / А.А. Бухараев, Н.И. Нургазизов, А.В. Сугоняко // Микроэлектроника. - 2002. -Т.31, №2. - С.121-128.

А10. Investigation of dissolution process of implanted silicon dioxide / N.I. Nurgazizov, A.A. Bukharaev, R.M. Aminova, D.V. Ovchinnikov // Proceedings of SPIE, Micro- and Nanoelectronics -2003. - 2003. - V.5401. -P.147-154.

A11. Наблюдение в жидкой среде in situ процесса химического травления наноструктурированной двуокиси кремния с помощью сканирующего силового микроскопа / А.А. Бухараев, Н.И. Нургазизов, Д.В. Овчинников, А.А Бухараева // Х-ый Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, июнь 1997 / Тезисы докладов. - М., 1997. - С. 146.

А12. Бухараев А.А. Атомно-силовая микроскопия в режиме ш s/iw имплантированных структур Si-Si02 при химическом травлении в растворе HF / А.А. Бухараев, А.А. Бухараева, Н.И. Нургазизов // XVII Российская конференция по электронной микроскопии, Черноголовка, июнь 1998 / Тезисы докладов. - М., 1998. - С.40.

А13. Бухараев А.А. Изучение in situ кинетики химического травления структур Si02 - Si с помощью атомно-силового микроскопа / А.А. Бухараев, А.А. Бухараева, Н.И. Нургазизов // Всероссийская научно-техническая конференция "Микро- и наноэлекроника-98", Звенигород, 1998 / Тезисы докладов. - М., 1998. - Т.2. - С.Р2-50.

А14. Бухараев A.A. Изучение фототравления кремния в жидкой среде с помощью атомно-силового микроскопа / A.A. Бухараев, A.A. Можанова, Н.И. Нургазизов // XI-ый Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, июнь 1999 / Тезисы докладов. - М., 1999. - С.124.

А15. Бухараев A.A. Изучение in situ фотохимических процессов на границе жидкость-полупроводник с помощью атомно-силового микроскопа / A.A. Бухараев, A.A. Можанова, Н.И. Нургазизов // Всероссийское совещание "Зондовая микроскопия 99", Нижний Новгород, март 1999 / Материалы совещания. - H.H., 1999. - С.85-90.

Al6. Бухараев A.A. Атомно-силовая микроскопия поверхности кремния при химическом фототравлении в жидкой среде / A.A. Бухараев, A.A. Можанова, Н.И. Нургазизов // 1-ая Всероссийская конференция "Химия поверхности и нанотехнология", Санкт-Петербург-Хилово, сентябрь 1999 / Тезисы докладов. - С.Петербург, 1999. - С. 101.

А17. Визуализация физико-химических процессов на границе жидкость -твердое тело с помощью атомно-силового микроскопа / Н.И. Нургазизов, A.A. Бухараев, Д.В. Овчинников, А.А Можанова // Всероссийское совещание "Зондовая микроскопия 2000", Нижний Новгород, февраль-март 2000 / Материалы совещания. - H.H., 2000. - С.40-47.

Al8. Бухараев A.A. Компьютерное моделирование в сканирующей силовой микроскопии / A.A. Бухараев, Н.И. Нургазизов, Д.В. Овчинников //XVIII Российская конференция по электронной микроскопии, Черноголовка, июнь 2000 / Тезисы докладов. - М., 2000. - С.29.

А19. Нургазизов Н.И. Изучение с помощью атомно-силового микроскопа распределения дефектов в SiC>2, вызванных ионной имплантацией / Н.И. Нургазизов, А.А. Бухараев // V Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации", Н.Новгород, октябрь 2000 / Тезисы докладов - Н.Н., 2000. - С.83-84.

А20. AFM investigation of selective etching mechanism of nanostructured silica / A.A. Bukharaev, N.I. Nurgazizov, A.A. Mozhanova, D.V. Ovchinnikov //19 European Conference on Surface Science ECOSS-19, Madrid, September 2000 / Thesis of the report. - Madrid, 2000. - P.155.

A21. Nurgazizov N.I. SPM nanotomography / N.I. Nurgazizov, A.A. Bukharaev // International Workshop "Scanning Probe Microscopy - 2001", Nizhny Novgorod, February-March 2001 / Proceedings, of workshop - N.N., 2001. -P.65-67.

A22. Bukharaev A.A. AFM visualization of single latent tracks in silicon dioxide using selective liquid etching / A.A. Bukharaev, N.I. Nurgazizov, V.A. Skuratov // International Workshop "Scanning Probe Microscopy - 2001", Nizhny Novgorod, February-March 2001 / Proceedings of workshop. - N.N., 2001. -P.97-99.

A23. AFM investigation of radiation damage distribution in implanted silicon oxide / A.A. Bukharaev, N.I. Nurgazizov, A.V. Sugonyako, V.A. Zhykharev //International Workshop "Scanning Probe Microscopy - 2001", Nizhny Novgorod, February-March 2001 / Proceedings of workshop. -N.N., 2001. - P.107-109.

A24. Бухараев A.A. Методика определения толщины радиационно-поврежденного слоя диоксида кремния при помощи атомно-силового микроскопа / А.А. Бухараев, Н.И. Нургазизов // XI Межнациональное совещание "Радиационная физика твердого тела", Севастополь, июнь 2001 / Труды совещания. - М., 2001. - С.433-436.

А25. Бухараев A.A. Мониторинг жидкостного травления имплантированного диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа / A.A. Бухараев, Н.И. Нургазизов, A.B. Сугоняко // Всероссийская научно-техническая конференции "Микро - и наноэлекроника-2001", Звенигород, октябрь 2001 / Тезисы докладов -М., 2001. - Т. 1. - С.ОЗ-5.

А26, Компьютерное моделирование формирования дефектной структуры твердого тела при ионной имплантации / A.B. Сугоняко, В.А. Жихарев, A.A. Бухараев, Нургазизов Н.И. // IV международная конференция "Взаимодействие излучений с твердым телом", Минск, Беларусь, октябрь 2001 / Тезисы докладов. -Минск, 2001. -С.54-56.

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Нургазизов, Нияз Ильгизович, 2004 год

1. Пичугин И.Г. Технология полупроводниковых приборов. / И.Г. Пичугин, Ю.П. Таиров. М.: Высшая школа, 1984. - 288 с.

2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. / И.П. Степаненко. -М.: Сов. радио, 1980. 424 с.

3. Риссел X. Ионная имплантация. / X. Риссел X., И. Руге И. -М.: Наука, 1983.-360 с.

4. Комаров Ф.Ф. Физические процессы при ионной имплантации в твердые тела. / Ф.Ф. Комаров Ф.Ф., А.Ф. Комаров Мн.: УП «Технопринт», 2001.-392 с.

5. Spohr R. Ion tracks and microtechnology Principles and applications. / R. Spohr - Wiesbaden: Vieweg, 1990. - 272 p.

6. Thornell G. Miromachinig by ion track lithoghraphy / G. Thornell, R. Spohr, E. J. Veldhuizen, K. Hjort // Sensors and Actuators. 1999. - V.73. -P.176-183.

7. Валиев K.A. Физика субмикронной литографии. / K.A. Валиев M.: Наука, 1990.- 528 с.

8. Маслова Н.С. Сканирующая туннельная микроскопия атомной структуры, электронных свойств и поверхностных химических реакций / Н.С. Маслова, В.И. Панов // УФН. 1989. - т. 157, №1. - с. 185-195.

9. Scanning tunneling microscopy (S.T.M.) of semiconductor surfaces and metal-semiconductor interfaces / F. Salvan, A. Humbert, P. Dumas, F. Thibaudau //Ann. Phys. 1988. - V.13. - P.133-152.

10. Tunneling through a controllable vacuum gap / G. Binning, H. Rorher, Ch. Gerber, E.Weibel // Appl. Phys. Lett. 1982. - V.40, №2. - P. 178-180.

11. Surface studies by scanning tunneling microscopy / G. Binning, H. Rorher, Ch. Gerber, E.Weibel // Phys. Rev. Lett. 1982. - V.49, №1. - P.57-61.

12. Яминский И.В. Сканирующая зондовая микроскопия: библиография (1982-1997) / И.В. Яминский, В.Г. Еленский // М.: Научный мир. 1997. -318 с.

13. Wiesendanger R. Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy. Methods and Application. / R. Wiesendanger. Cambridge: University Press, 1994. - 637 p.

14. Эдельман B.C. Сканирующая туннельная микроскопия / B.C. Эдельман // ПТЭ. 1989. - №5. - с.25-49.

15. Wiesendanger R. Scanning Tunneling Microscopy II. Further Applications and Related Scanning Techniques. / R. Wiesendanger, H.-J. Guntherodt. Berlin: Springer-Verlag, 1993. - 308 p.

16. Силинь A.P. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном SiC>2. / A.P. Силинь, А.Н. Трухин. Рига: Зинатне, 1985.-244 с.

17. Magerle R. Nanotomography / R. Magerle // Phys. Rev. Lett. 2000. -V.85, N13. - P.2749-2752.

18. Scanning tunneling microscopy and atomic force microscopy of the liquid-solid interface / J. Schneir, O. Marti, G. Remmers et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988. - V.6, N2. - P.283-286.

19. Imaging crystals, polymerases in water with the atomic force microscope /B.Drake, C.B. Prater, A.L. Weisenhorn et al. // Science. 1989. - V.243. -P.1586-1589.

20. Britt D.W. In-situ atomic force microscope imaging of calcite etch pit morphology changes in undersaturated and 1-hydroxyethylidene-l, 1-diphosphonic acid poisoned solution / D.W. Britt, V. Hlady // Amer. Chem. Soc. 1997. - V.13. - P.1873-1876.

21. Мейер Дж. Ионное легирование полупроводников. / Дж. Мейер, JI. Эриксон, Дж. Дэвис. М.: Мир, 1973. - 348 с.

22. Пранявичюс JI. Модификация свойств твёрдых тел ионными пучками, /Л. Пранявичюс, Ю. Дудонис. В.: Мокслас, 1980. - 287 с.

23. Mott N.F. Electronic properties of vitreous silicon dioxide / N.F. Mott // Physics of Si02 and its interfaces / Elmsford, 1978. P. 1-13.

24. Mozzi R.L. The structure of vitreous silica / R.L. Mozzi, B.E. Warren // J. Appl. Crystallography. 1966. - V.2. - P. 164-172.

25. Galeneer F. L. Planar rings in glasses / F. L. Galeneer // Solid State Commun. 1982. - V.44, №.7. - P.1037-1040.

26. Devine R.A.B. Macroscopic and microscopic effects of radiation in amorphous Si02 / R.A.B. Devine // Nucl. Instr. and Meth. B. 1994. - V.91. -P.378-390.

27. Devine R.A.B. Ion implantation- and radiation-induced structural modifications in amorphous Si02 / R.A.B. Devine // J. Non-Cryst. Solids. 1993. -V.152. - P.50-58.

28. Hiraiwa A. Novel characterization of implant damage in Si02 by nuclear-deposited energy / A. Hiraiwa, H. Usui, K. Yagi // Appl. Phys. Lett. 1989. -V.54, №12.-P.l 106-1108.

29. Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела / А. Фельц. М.: Мир, 1986. - 558 с.

30. Физические процессы дефектообразования и травления при ионной литографии пленок двуокиси кремния / К.А. Валиев, В.А. Данилов, К.А. Дракин и др. //Микроэлектроника. 1982. - T.l 1, №4. - С.323-328.

31. Аррениусовская модель безрезистивной ионной литографии неорганических твердотельных материалов / К.А. Валиев, Т.М. Махвиладзе, А.В. Раков // Техническая физика. 1986. - Т.289, №4. - С.867-871.

32. Валиев К.А. Кинетика процесса безрезистивной ионной литографии /К.А. Валиев, Т.М. Махвиладзе, А.В. Раков // Микроэлектроника. 1986. -Т.15, №5. - С.392-307.

33. Structure of latent tracks created by swift heavy-ion bombardment of amorphous Si02 / K. Awazu, S. Ishii, K. Shima et al. // Phys. Rev. B. 2000. -V.62, №6. - P.3689-3698.

34. Awazu К. Formation of individual holes in amorphous Si02 by swift heavy-ion bombardment followed by wet and dry etching / K. Awazu, S. Ishii, K. Shima // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - V.39. - P.7058-7059.

35. Эдельман B.C. Развитие сканирующей туннельной и силовой микроскопии / B.C. Эдельман // ПТЭ. 1991. - №1. - С.24-42.

36. Володин А.П. Новое в сканирующей микроскопии / А.П. Володин // Приборы и техника эксперимента. 1998. - №6. - С.3-42.

37. Feasibility and limitation of track studies using atomic force microscopy / D. Nikezic, J.P.Y. Ho, C.W.Y. Yip et al. //Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 2002.-V. 197. -P.293-300.

38. Energetic ion impacts on quartz surface: a study by atomic force microscop / I.H Wilson, J.B. Xu, R.A.B. Devine., R.P. Webb // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. В. 1996. - V. 118. - P.473-477.

39. Schwartz K. Electonic excitations and heavy-ion-induced process in ionic crystals / K. Schwartz, C. Trautman, R. Neumann // Nucl. Instr. and Meth. In Phys.Ф

40. Res. B. 2003. - V.209. - P.73-84.

41. Toulemunde M. Swift heavy ions in insulating and conducting oxides: tracks and physical properties / M. Toulemunde, S. Bouffard, F. Studer // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1994. - V.91. - P.108-123.

42. Friction force microscopy of heavy-ion irradiated mica / T. Hagen, S. Grafstrom, J. Ackerman et al. // J. Vac. Sci. Technol. B. 1994. - V.12. -P.1555-1558.

43. Ion track diameters in mica studied with scanning force microscopy / J. Ackerman, N. Angert, R. Neumann et al. // Nucl. Instr. and Meth. B. 1996. -V.107. - P.181-184.

44. Ion tracks in mica studied with scanning force microscopy using force modulation / R. Neumann, J. Ackerman, N. Angert et al. // Nucl. Instr. and Meth. B. 1996. - V.l 16. - P.492-495.

45. Neumann R. Scanning probe microscopy of ion-irradiated materials /R. Neumann //Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1999. - V. 151. - P.42-55.

46. Atomic-force-microscopic observation of dissolution of mica at sites penetrated by keV/nucleon ions / D. Snowden-Ifft, P.B. Price, L.A. Nagahara, A. Fujishima // Phys. Rev. Lett. 1993. - V.70, №15. - P.2348-2351.

47. SFM study of ion-induced hillocks on LiF exposed to thermal and optical annealing / C. Muller, A. Benyagoub, M. Lang et al. // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 2003. - V.209. - P.175-178.

48. Damage structure in ionic crystal LiF irradiated with swift heavy ions / C. Trautman, M. Toulemonde, K. Schwartz et al. // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 2000. - V.164-165. - P.365-376.

49. Investigation of nuclear reaction products by atomic force microscopy /N. Rozlosnik, Cs. Glavak, J. Palfalvi et al. // Radiation measurements. 1997. -V.28. - P.277-280.

50. Track size and trac structure in polymer irradiated by heavy ions / P. Apel,

51. A. Schulz, R. Spohr et al. // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1998. -V.146. - P.468-474.

52. Vukovic J.B. Scanning probe microscopy (tunneling, atomic force, confocal and acoustic) in particle track detectors / J.B. Vukovic, R. Antanasijevic // Radiation measurements. 1995. - V.25. - P.745-748.

53. Ohnesorge F.M. Scanning force microscopy in a liquid on single latent ion tracks: Towards application in polymers and atomic resolution on crystals / F.M. Ohnesorge, A. Muller, R. Neumann // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res.

54. B. 2000. - V. 166-167. - P.938-943.

55. Сангвал К. Травление кристаллов / К. Сангвал. М.: Мир, 1990. -496 с.

56. Qwartz micromachining by lithographic control of ion track etching / K. Hjort, G. Thornell, J. Schweitz, R. Spohr // Appl. Phys. Lett. 1996. - V.69. -P.3435-3436.

57. Trautmann C. Chemical etching of ion tracks in LiF crystals / C. Trautmann, K. Schwartz, O. Geiss // J. Appl. Phys. 1998. - V.83, №7. -P.3560-3564.

58. Wiesendanger R. Scanning Tunneling Microscopy III. Theory of STM and Related Scanning Probe Methods / R. Wiesendanger, H.-J. Giintherodt. -Berlin: Springer-Verlag, 1993. 376 p.

59. Surface tracks in polymers induced by MeV heavy-ion impacts / R.M. Papaleo, L.S. Farenzena, M.A. Araujo, R.P. Livi // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1999. - V.151. - P.135-139.

60. Surface tracks by MeV C60 impacts on mica and PMMA / M. Dobeli, F.Ames, C.R. Musil et al. // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1998. -V.143. - P.503-512.

61. Track size and track structure in polymer irradiated by heavy ions / P. Apel, A. Shulz, R. Spohr et al. // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. -1998. V.146. - P.468-474.

62. Trautmann C. Etching threshold for ion tracks in polyimide / C. Trautmann, S. Bouffard, R. Spohr // Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. -1996.- V.116. -P.429-433.

63. The radial etching velocity for tracks in polymer film / V.A. Ditlov, A.U. Gatchegov, W. Enge et al. // Radiation Measurements. 1997. - V.28. -P.137-144.

64. Vukovic J.B. Scanning robe microscopy (tunneling, atomic force, confocal and acoustic) in particle track detectors / J.B. Vukovic, R. Antanasuevic // Radiation Measurements. 1995. - V.25. - P.745-748.

65. Ultra-high resolution radiography using CR-39 solid state track detectors and atomic force microscopy / K. Amemiya, H. Takahashi, M. Nakazawa et al. //Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. B. 1999. - V.159. - P.75-80.

66. Growth of iron single crystals in the etched ion tracks of polymer foils / D. Dobrev, J. Vetter, N. Angert, R. Neumann // Appl. Phys. A. 2001. - V.71. -P.122-126.

67. Electrochemical growth of copper single crystals in pores polymer iontrack membranes / D. Dobrev, J. Vetter, N. Angert, R. Neumann // Appl. Phys. A. 1999.-V.69.-P.233-237.

68. Surface tracks by MeV C60 impact on mica and PMMA / M. Dobeli, F. Ames, C.R. Musil et al. // Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B. 1998. -V.143. - P.503-512.

69. Awazu K. Formation of individual holes in amorphous Si02 by swift heavy -ion bombardment followed by wet and dry etching / K. Awazu, S. Ishii, K. Shima // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - V.39. - P.7058-7059.

70. Musket R.G. Vapor etching of ion tracks in fused silica / R.G. Musket, J.M. Yoshiyama, R.J. Contolini, J.D. Porter // J. Appl. Phys. 2002. - V.91, №9. -P.5760-5764.

71. Processing of nano-holes and pores on Si02 thin films by MeV heavy ions PMMA / S.C. Mulanez, P. Varisco, A. Moechlecke et al. // Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B. 2003. - V.206. - P.486-489.

72. Берндт К.Г. Методы контроля и измерения толщины пленок и способы получения пленок, однородных по толщине / К.Г. Берндт // Физика тонких пленок Т.З. Москва, 1968. - Гл.1. - С.7-57.

73. Поль Р.В. Оптика и атомная физика / Р.В. Поль. М.: Наука, 1966. -552 с.

74. Васильева JI.JI. Кинетика и механизм образования пленок двуокиси кремния при окислении силана кислородом / Л.Л. Васильева, В.Н. Дроздов // Проблемы физической химии поверхности полупроводников Новосибирск, 1978.-С. 155-180.

75. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности / Д. Вудраф, Т. Делчар. М.: Мир, 1989. - 564с.

76. Measurement of bulk etch rate of CR-39 with atomic force microscopy /N. Yasuda, M. Yamamoto, N. Miyahara et al. // Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B. 1998. - V.142. - P.l 11-116.

77. Глинка H.JI. Общая химия / Н.Л. Глинка. Л.: Химия, 1986. - 704 с.

78. Угай Я.А. Неорганическая химия / Я.А. Угай. М.: Высш. шк., 1989.- 463 с.

79. Гуревич ЮЯ. Фотоэлектрохимия полупроводников / Ю.Я. Гуревич, Ю.В. Плесков. М.: Наука, 1983. - 311с.

80. Арутюнов П.А. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники / П.А. Арутюнов, А.Л. Толстихина // Микроэлектроника. 1999. - Т.28, №6. - С.405-414.

81. Арутюнов П.А. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники / П.А. Арутюнов, А.Л. Толстихина //Микроэлектроника. 2000. - Т.29, №1. - С. 13-22.

82. Jorgensen J.F. The scanning tunneling microscope and surface characterization / J.F. Jorgensen, К. Carneiro, L.L. Madsen // Nanotechnology. -1993. V.4. - P.152-158.

83. Carneiro K. Roughness parameters of surface by atomic force microscopy / K. Carneiro, C.P. Jensen, J.F. Jorgensen, J. Garnoes // Annals of the CIRP. -1995.-V.44.-P.517-522.

84. GrutterP. Tip artifacts of micro fabricated force sensors for atomic force microscopy / P. Grutter , W. Zimmermann-Edling, D. Brodbeck // Appl.Phys.Lett.- 1992. V.60, №22. - P.2741-2743.

85. Griffith J. E. Dimensional metrology with scanning probe microscopes / J.E. Griffith, D.A. Grigg // J. Appl. Phys. 1993. - V.74. - P.83-109.

86. Westra K.L. Tip artifacts in atomic force microscope imaging of thin film surfaces / K.L. Westra, A.W. Mitchell, D.J. Thomson // J. Appl. Phys. 1993. -V.74, №5. - P.3608-3610.

87. Keller D. Reconstruction of STM and AFM images distorted by finite-size tips / D. Keller // Surf. Sei. 1991. - V.253. - P.353-364.

88. Keller D. Envelope reconstruction of probe microscope images / D. Keller, F.S. Franke // Surf. Sei. 1993. - V.294. - P.409-419.

89. Магнитные и оптические свойства поверхностных слоев SiC>2, содержащих малые ферромагнитные частицы Fe, полученные ионной бомбардировкой / A.A. Бухараев, A.B. Казаков, P.A. Манапов, И.Б. Хайбуллин // ФТТ. 1991. - Т.ЗЗ, №4. - С.1018-1026.

90. ССМ-метрология микро- и наноструктур / A.A. Бухараев, Н.В. Бердунов, Д.В. Овчинников, K.M. Салихов // Микроэлектроника. 1997. - Т.26, №3. - С. 163-175.

91. Iron ion implantation effect in sapphire / C.J. Mchargue, G.C. Farlow, P.S. Sklad et al.// Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B. 1987. - V.l 19-20. -P.813-821.

92. Study of electrical and optical properties of fused quartz implanted by high dose Cr+ and Fe+ ions / V.Yu. Petukhov, I.Z. Ilaldinov, I.B. Khaibullin, K. Wollschlager // Phys Res. 1988. - V.8. - P.387-389.

93. Fine iron particles formed in a sapphire crystal by the ion implantation technique / T. Kobayashi, A. Nakanishi, K. Fukumura, G. Langouche // J. Appl. Phys. 1998. - V.83, №9. - P.4631-4641.

94. Medium and high iron implantation in vacuous garnets / N. Kornilios, G. Marest, A. Perez et al. // Nucl. Instr. And Meth. In Phys. Res. B. 1987. - V.19-20. - P.860-864.

95. Структура и фазовый состав тонких пленок полученных имплантацией ионов железав полиметилкрилат / В.Ю. Петухов, A.B. Жихарев, В.Ф. Маковский и др. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1990. - №4. - С. 27-33.

96. Kobayashi Т. Formation of iron fine particles in a crystal lattice by the computer simulation / T. Kobayashi, A. Nakanishi, K. Fukumura // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1999. - V.239, №2. - P.313-317.

97. Ziegler J.F. The Stopping and Ranges of Ions in Matter / J.F. Ziegler, J.P. Biersack, C.K. Littmark. New York: Pergamon Press, 1985. 346 p.

98. Коноплев B.M. Моделирование на ЭВМ имплантации больших доз ионов азота низкой энергии в кремний / В.М. Коноплев // Поверхность. -1987.-№2.-С.68-73.

99. Griscom D.L. Effects of ionizing radiation on amorphous insulators / D.L. Griscom, E.J. Friebele // Radiation Effects. 1982. - V.65. - P.63-72.

100. Frish M.J. Gaussian 94 / M.J. Frish, D.I. Revision. Pittsburg: Gaussian Inc., 1995. - 126 p.